七一灌區(qū)水量供需平衡分析及節(jié)水對(duì)策

宗希宇，楊 磊

（1.河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，石家莊 050000；2.河北省水利工程局集團(tuán)有限公司，石家莊050000）

1 概況

七一灌區(qū)建于1974年，1976年通水正式投入運(yùn)行，位于河北省張家口市涿鹿縣桑干河南，河北省西北部永定河上游，北京市西北部。灌區(qū)西起與宣化區(qū)接壤的石湖溝，東至五堡鎮(zhèn)的代家溝，南至石門溝口，北至桑南一干渠。

七一干渠取水水源為桑干河河道，渠首自桑干河引水，末端尾水排入代家溝河。灌區(qū)現(xiàn)狀需水量主要為農(nóng)業(yè)用水。灌區(qū)控制面積4573hm2，有效灌溉面積3933hm2，實(shí)灌面積3527hm2，其中自流灌溉面積2557hm2，揚(yáng)水灌溉面積970hm2。

受建設(shè)年代的技術(shù)水平、財(cái)力、物力等因素影響，工程標(biāo)準(zhǔn)低，質(zhì)量差，灌區(qū)各級(jí)渠道及渠系建筑物配套不完善，灌溉水利用系數(shù)低，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重；田間工程配套不完善，灌水技術(shù)落后，用水戶未樹立正確的節(jié)水意識(shí)；灌區(qū)計(jì)量設(shè)施不健全，用水難以控制；灌區(qū)缺乏現(xiàn)代化管理手段，管理水平有待提升等問題。

為全面貫徹執(zhí)行“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的“十六字”治水思路，完成永定河綜合治理、生態(tài)修復(fù)農(nóng)業(yè)節(jié)水任務(wù)和目標(biāo)，增加永定河生態(tài)用水，解決灌區(qū)目前存在的主要問題，加快農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增加農(nóng)民收入，實(shí)施張家口市涿鹿縣七一灌區(qū)節(jié)水綜合改造工程是十分必要的。

2 節(jié)水目標(biāo)

本項(xiàng)目以2019年水利部辦公廳印發(fā)的《永定河流域農(nóng)業(yè)節(jié)水工程實(shí)施推進(jìn)方案》（以下簡(jiǎn)稱《推進(jìn)方案》）中節(jié)水量要求為節(jié)水目標(biāo)。根據(jù)《推進(jìn)方案》中的河北省張家口市灌區(qū)節(jié)水綜合改造工程建設(shè)任務(wù)，桑干河灌區(qū)地表水灌溉面積7333hm2，75%水平年計(jì)劃節(jié)水量1371萬m3，平均節(jié)水1869.45m3/hm2；本項(xiàng)目實(shí)施節(jié)水灌溉面積352.7hm2，按照平均節(jié)水1869.45m3/hm2，75%水平年需新增節(jié)水能力660萬m3。

3 供需平衡分析

3.1 水平年及設(shè)計(jì)保證率

3.1.1 水平年

現(xiàn)狀水平年為2018年，七一灌區(qū)節(jié)水綜合改造工程自2020年開始建設(shè)實(shí)施，工期3年，2022年工程全部建設(shè)完成。

3.1.2 設(shè)計(jì)灌溉保證率

七一灌區(qū)是以旱作為主引洪淤灌的中型灌區(qū)。根據(jù)GB50288—2018《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)于干旱地區(qū)以旱作為主設(shè)計(jì)保證率可取為50%～75%；引洪淤灌系統(tǒng)的灌溉設(shè)計(jì)保證率取30%～50%，考慮到本項(xiàng)目的工程布局，不同作物生育期需水狀況及群眾灌水習(xí)慣，以及歷年灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造工程采用的設(shè)計(jì)保證率，確定七一灌區(qū)灌溉設(shè)計(jì)保證率P=50%。

3.2 可供水量分析

3.2.1 地表水可供水量

依據(jù)2015年1月5日河北省水利廳頒發(fā)的取水許可證（取水（冀）字【2015】第00030001號(hào)文）規(guī)定：涿鹿縣七一大渠灌區(qū)管理委員會(huì)每年從桑干河取水1900萬m3，取水地點(diǎn)位于桑干河西窯溝，取水用途為農(nóng)業(yè)灌溉。

3.2.2 地下水可供水量

灌區(qū)范圍內(nèi)地下水包括桑干河地下潛流。根據(jù)《涿鹿縣桑干河灌區(qū)骨干工程續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃》，其中桑干河片區(qū)地下水可開采量為1355萬m3，均為生活用水。項(xiàng)目區(qū)地下水主要來源于河道的垂直補(bǔ)給和兩側(cè)山麓的側(cè)向補(bǔ)給，地下水位比較穩(wěn)定，根據(jù)觀測(cè)資料分析，偏枯年份地下水無明顯變化，渠道襯砌對(duì)地下水基本無影響。

根據(jù)上述分析，涿鹿縣七一灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉可利用水總量為1900萬m3，均為地表水。

3.3 需水量分析

3.3.1 農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)和作物組成

七一灌區(qū)以市場(chǎng)為需求，近年逐步形成了以大田玉米為主要種植作物、以果樹為輔的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，現(xiàn)狀灌區(qū)實(shí)際灌溉面積3527hm2，其中玉米2625hm2，果樹902hm2，種植比例分別為74%及26%。作物為一年一熟種植模式，復(fù)種指數(shù)1.0。項(xiàng)目實(shí)施后，作物的灌溉面積及作物的種植比例均不發(fā)生變化。

3.3.2 灌溉定額計(jì)算

依據(jù)河北省地方標(biāo)準(zhǔn)DB13/T1161—2016《用水定額》，并參照河北省水利廳、河北省農(nóng)業(yè)廳、河北省林業(yè)局關(guān)于頒布試行《河北省主要農(nóng)作物灌溉定額》的通知（冀水農(nóng)【2008】17號(hào)），綜合分析確定主要作物凈灌溉定額。

50%、75%水平年作物綜合灌溉定額計(jì)算如表1。

表1 作物綜合灌溉用水定額計(jì)算 單位：m3/hm2

3.3.3 灌溉水利用系數(shù)分析

現(xiàn)狀條件下，根據(jù)七一干渠多年的實(shí)測(cè)資料及2020年秋季生態(tài)補(bǔ)水試驗(yàn)段的資料，可知干渠灌溉水利用系數(shù)0.79，支渠灌溉水利用系數(shù)0.87，斗渠灌溉水利用系數(shù)0.86，農(nóng)渠灌溉水利用系數(shù)0.91，田間灌溉水利用系數(shù)0.80，綜合可得灌溉水利用系數(shù)為0.43。

3.3.4 現(xiàn)狀需水量計(jì)算

農(nóng)田灌溉需水量指農(nóng)田灌溉毛需水量，采用灌溉定額與灌溉水利用系數(shù)方法進(jìn)行分析。經(jīng)計(jì)算P=50%條件下，需水量1217萬m3；P=75%條件下，需水量1387萬m3。

3.3.5 現(xiàn)狀供需平衡分析

根據(jù)水資源可利用量、灌溉需水量分析成果，對(duì)現(xiàn)狀的水資源供需平衡進(jìn)行分析如下：

七一灌區(qū)片區(qū)P=50%條件下，年可引用水量1900萬m3，現(xiàn)狀需水量1697萬m3，供需對(duì)比余203萬m3；P=75%條件下，現(xiàn)狀需水量1943萬m3，供需對(duì)比缺43萬m3；不滿足《永定河流域農(nóng)業(yè)節(jié)水工程實(shí)施推進(jìn)方案》75%水平年節(jié)水量660萬m3的要求。

4 節(jié)水措施

4.1 工程節(jié)水措施

（1）骨干渠系（干渠、支渠）改造。本次設(shè)計(jì)對(duì)七一灌區(qū)范圍內(nèi)的干渠、支渠襯砌損壞段及土渠段進(jìn)行防滲襯砌，減少滲漏，提高渠系水利用系數(shù)，節(jié)約用水。

（2）田間渠系（斗渠、農(nóng)渠、毛渠）改造工程。本次設(shè)計(jì)對(duì)七一灌區(qū)范圍內(nèi)的斗渠土渠段進(jìn)行防滲襯砌，對(duì)于灌溉示范區(qū)內(nèi)的主要農(nóng)渠、毛渠進(jìn)行混凝土防滲襯砌，示范區(qū)果樹設(shè)計(jì)為溝灌高效節(jié)水灌溉型式，提高渠系水利用系數(shù)。

（3）土地平整。通過對(duì)整個(gè)灌區(qū)實(shí)灌面積3527.33hm2范圍內(nèi)實(shí)施土地平整，可顯著減少深層滲漏，提高灌水均勻度和田間水利用率，減少灌水量，達(dá)到節(jié)水的目的。

（4）渠系建筑物改造（隧洞、水閘、渡槽、農(nóng)橋等）。對(duì)干渠16座隧洞進(jìn)行加固，減少滲漏、增大其過流能力和輸水安全。對(duì)灌區(qū)79座水閘進(jìn)行改造，滿足控制及測(cè)流要求。對(duì)干渠阻水嚴(yán)重的渡槽、農(nóng)橋等建筑物進(jìn)行改造。

4.2 管理節(jié)水措施

管理節(jié)水措施主要是通過建立流域上、下游水量交易、橫向補(bǔ)償平臺(tái)；制定用水計(jì)劃、合理分配水權(quán)；精準(zhǔn)測(cè)控、節(jié)水獎(jiǎng)補(bǔ)；充分挖掘田間節(jié)水潛力；建立一定獎(jiǎng)補(bǔ)制度，激發(fā)管理人員節(jié)水積極性；成立專業(yè)維修隊(duì)伍等措施實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)。

4.3 項(xiàng)目實(shí)施后供需平衡分析

工程實(shí)施后，灌區(qū)的種植比例、灌溉定額均不發(fā)生變化。通過對(duì)干、支、斗、農(nóng)渠渠道的防滲襯砌、土地平整及渠系建筑物的整修，工程完成后干渠灌溉水利用系數(shù)0.87，支渠灌溉水利用系數(shù)0.9，斗渠灌溉水利用系數(shù)0.9，農(nóng)渠灌溉水利用系數(shù)0.95，田間灌溉水利用系數(shù)0.9，綜合可得灌溉水利用系數(shù)為0.6。

根據(jù)水資源可利用量、灌溉需水量分析成果，對(duì)項(xiàng)目完成后的水資源供需平衡進(jìn)行分析如下：

七一灌區(qū)片區(qū)P=50%條件下，年可引用水量為1900萬m3，需水量1217萬m3，可供水量能夠滿足用水需求，供需對(duì)比余683萬m3。

七一灌區(qū)片區(qū)P=75%條件下，年可引用水量1900萬m3，需水量1387萬m3，可供水量能夠滿足用水需求，供需對(duì)比余513萬m3。

4.4 節(jié)水評(píng)價(jià)分析

4.4.1 工程措施節(jié)水量分析

七一灌區(qū)現(xiàn)狀渠系水利用系數(shù)0.54，田間水利用系數(shù)0.80，灌溉水利用系數(shù)0.43，通過對(duì)干、支、斗、農(nóng)渠渠道的防滲襯砌、土地平整及渠系建筑物的整修，工程完成后渠系水利用系數(shù)提高0.67，田間水利用系數(shù)0.90，灌溉水利用系數(shù)提高至0.60，減少了沿途的水量損失，50%水平年節(jié)水量485萬m3，75%水平年節(jié)水量555萬m3。

4.4.2 管理措施節(jié)水能力分析

通過建立流域上、下游水量交易、橫向補(bǔ)償平臺(tái)；制定用水計(jì)劃、合理分配水權(quán)；精準(zhǔn)測(cè)控、節(jié)水獎(jiǎng)補(bǔ)；充分挖掘田間節(jié)水潛力；建立一定獎(jiǎng)補(bǔ)制度，激發(fā)管理人員節(jié)水積極性；成立專業(yè)維修隊(duì)伍等措施實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)。管理措施節(jié)水能力200萬m3。

4.4.3 節(jié)水評(píng)價(jià)分析

綜合分析，工程措施實(shí)施完成，管理措施不斷完善的情況下，50%水平年工程措施節(jié)水量485萬m3，管理措施節(jié)水量200萬m3，總計(jì)節(jié)水量685萬m3；75%水平年工程措施節(jié)水量555萬m3，管理措施節(jié)水量200萬m3，總計(jì)節(jié)水量755萬m3，滿足《永定河流域農(nóng)業(yè)節(jié)水工程實(shí)施推進(jìn)方案》，75%水平年節(jié)水量660萬m3的要求。

5 結(jié)語

七一灌區(qū)通過采取一定的工程措施與管理措施，節(jié)約了農(nóng)業(yè)灌溉用水量，達(dá)到了《推薦方案》規(guī)定的節(jié)水指標(biāo)660萬m3，同時(shí)增大了桑干河下游的生態(tài)流量，改善了生態(tài)環(huán)境，推進(jìn)了生態(tài)文明建設(shè)，但本次對(duì)作物需水量的研究，僅采用了傳統(tǒng)定額方法，仍存在一定欠缺，后續(xù)會(huì)將彭曼法引入到灌區(qū)需水量的計(jì)算，進(jìn)行對(duì)比分析。